周强实验室解析急性压力调控恐惧记忆的神经环路机制
时间：2025-07-16
时间：2023-05-04
急性压力与慢性压力对人类健康与社会稳定有越来越大的影响。深度理解这些压力作用的神经生物学机制对于更加有效的缓解压力与增强抗压能力有着重要意义。2023年4月17日，北京大学深圳研究生院的周强实验室在Journal of Neuroscience上发表了题为“Paraventricular thalamus dynamically modulates aversive memory via tuning prefrontal inhibitory circuitry”的文章，解析了急性压力影响记忆的大脑环路。
本工作的主要目的有两个：第一，检测急性压力对于已经形成的记忆（conditional response）的调控。先前这方面的工作主要与压力激素相关，即相对而言是更长期、更缓慢的过程，但是比较快速的调控，特别是依靠神经环路机制，与抑制性神经系统相关的工作甚少。第二，周强实验室之前在conditioned inhibition方面前期工作阐述了形成的记忆是如何通过前额叶皮层（PFC）PV神经元（parvalbumin neurons）进行调控的。例如安全信号（safety signal）可以通过升高PV神经元的活性而有效降低条件性恐惧反应（conditioned fear responses）（Yan,PNAS 2019）。在概率性学习 (probability learning)中，即conditioned stimulus 与 unconditioned stimulus 相关性低于100%时，也是通过提高PV神经元活性而降低条件性恐惧反应（Yan,Wang，Cell Report 2021）。最近的工作所探索的是急性压力是否能够通过神经回路调控条件性恐惧反应。为此他们采用了多种实验技术，包括在体/离体电生理记录，光遗传/化学遗传调控，行为学检测等。
首先，他们发现短暂束缚（restraining stress）能够有效的影响所形成的概率性学习记忆，而这种作用是通过抑制PFC PV神经元的活性而实现的（图1A,1B）。即通过降低PV神经元的活性而快速的逆转已经形成的conditioned inhibition，让记忆回到之前的状态。有意思并重要的是这个调控是可逆的，随着压力影响的消失而消失。在概率性记忆形成之前给予急性压力，能够有效的抑制此记忆的形成，其机制是抑制了PV神经元上神经可塑性的发生(图1E,1F）。
图1 压力通过降低dmPFC PV神经元活性影响概率性恐惧记忆的提取或表达
他们进一步的解析发现此急性压力激活了paraventricular nucleus of thalamus（PVT）神经元（图2）。
PVT神经元投射并激活PFC somatostatin（SOM）神经元（图3 B-C），而SOM神经元的激活有效抑制了PFC PV神经元的活性（图3D-E，G-I）。此去抑制（disinhibition）是急性压力调控概率性恐惧记忆形成的重要机制。
图3 PVT通过激活dmPFC的SOM神经元去抑制dmPFC的兴奋性神经元从而影响概率性恐惧记忆形成
此工作的重要意义在于揭示了情绪记忆调控的多层复杂机制，而此机制保证所提取出的记忆的表达程度（例如恐惧行为程度）能够被当时的环境或者机体的状态（包括情绪与身体状态）所有效调控，从而保证其表达能够最好的对应当时的外部与内部状态。适度的调控有利于机体对环境最好的适应，但是过度或者不足的调控可能与脑疾病相关（例如焦虑症）。
此工作由周强实验室的王天宇与张鑫洋同学合作完成，并由Journal of Neuroscience 选为Featured Research （https://twitter.com/SfNJournals/status/1648008484963622921，Society for Neuroscience Facebook and LinkedIn pages）。
原文链接：https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1028-22.2023
